Le GH4 reprend la ligne des GH précédents (le boîtier a la forme d’un petit reflex), mais à l’intérieur tout a changé.
Le capteur est un nouveau Cmos 16 Mpix et le processeur un "Venus Engine" en version quad-core. Ce gain de puissance permet à l’appareil de traiter des flux vidéo très importants.

L’autofocus, amélioré, propose 49 collimateurs et une réactivité à 0,07 seconde. La rafale monte à 12 i/s et l’obturateur au 1/8000 s. Le viseur électronique est un modèle 2,4 Mpoints (la matrice la plus performante du moment) et l’écran arrière est tactile et orientable.

La partie vidéo est particulièrement soignée. Non seulement le 4K est présent – une nouveauté particulièrement marquante –, mais en Full HD "classique" l’appareil bénéficie d’avancées intéressantes : cadences de 2 à 96 i/s.
La compression est de type 4:2:2 sur 10 bits avec prise en charge des courbes de luminance cinéma.

Le "grip" spécial ciné proposé en accessoire dispose d’entrées XLR, de sorties HD SDI, d’une entrée 12 volts et time-code.

Le Panasonic Lumix GH4 intègre le Wi-Fi à la norme NFC.